Ciclo de La Urea

CICLO DE LA UREAINGENIERIABIOQUIMICA

BIOQUIMICA II

PROFESORA: ZAIDA ORTA FLORES.

Alumnos:

Castillo Ferat M. Anahi

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE VERACRUZ.

1.1 Generalidades1.2 Regulación

1.3 Enfermedades

El NH3 a PH fisiológico se presenta como ion NH4.

Las concentraciones de NH3

superiores a 50 µm son tóxicas para el sistema nervioso central.

La GLN en el humano es el AA encargado de almacenar temporalmente el ion amonio, mantenerlo dentro de los niveles y transportarlo.

El NH4 procedente de la degradación de AA excedentes debe ser transportado al hígado para su conversión en urea, molécula con la cual se excreta.

Introducción

Mecanismos de inactivación y eliminación del amoniaco

Organismos:Urotélicos:

eliminan amonio como urea.

Amonotélicos: eliminan directamente amonio al medio acuoso (peces)

Uricotélicos: lo eliminan como ácido úrico (aves y reptiles)

Existen 2 formas de transporte de NH3 en vertebrados:

1- El NH3 se fija al GLU, para ser transportado como GLN. (enzima: gln sintetasa) ésta se transporta en la sangre hasta el hígado, donde libera de nuevo el amonio por hidrólisis.

2- En los músculos los AA se desaminan y el amonio se fija al a-cetoglutarato que se transforma en GLU al transaminarse con piruvato transformando el piruvato en ALA la cual transporta el amonio desde los músculos hasta el hígado y allí lo pasa de nuevo al a-cetoglutarato para producir GLU.

La urea, es un compuesto químico cristalino, incoloro, con un punto de fusión de 132.7°C.

Es el principal producto terminal del metabolismo protidico en el hombre y en los mamíferos, y es excretada en grandes cantidades por la orina.

La urea, también conocida como carbamida, carbonildiamida o ácido arbamídico, es el nombre del ácido carbónico de la diamida.

La urea se forma principalmente en el hígado como un producto final del metabolismo.

Que es la Urea

La urea, se sintetiza en el hígado por las enzimas del ciclo de la urea, que es secretada al torrente sanguíneo y filtrada en losriñones para excretarse en la orina. El ciclo fue encontrado en 1932 por Hans Krebs y Kurt Henseleit, fue el primer ciclo metabólico elucidado, el ciclo de los ácidos tricarboxílicos fue descrito en 1937. Sus reacciones individuales fueron descritasdespués por Sarah Ratney y Philip Cohen.

Reacciones del Ciclo de la Urea

En principio se determino que la glutaminasa renal era la responsable de convertir el exceso de gln del hígado a amoniaco urinario.

Pero cerca del 80% del N2 excretado está bajo la forma de urea la cual se forma en una serie de reacciones distribuidas entre la matriz mitocondrial y el citosol, llamadas Ciclo de la Urea o Ciclo de Krebs-Henseleit.

Síntesis de carbamoil-P entre NH4 y HCO3-

con gasto de energía de 2 ATP (se genera un enlace anhidrido)

Enzima: Carbamoil-P sintetasa

PASOS DEL CICLO DE LA UREA.Reacción 1:PASOS DEL CICLO DE LA UREA.Reacción 1:

Pasos del Ciclo de la Urea Reacción: 1

Reacción 2:2.-Reacción entre el carbamoil-P y

ornitina para dar citrulina. Enzima: Ornitina transcarbamoilasa

Reacción 3. El ASP se condensa con la Citrulina; con gasto de energía, hidrólisis del ATP a AMP y PPi. Enzima: Arginosuccinato sintetasa

Reacción 4.- La hidrólisis del argininsuccinato da lugar a

arginina y fumarato. Enzima: Arginosuccinasa

COSTE ENERGÉTICO DEL CICLO DE LA UREA.

Las reacciones del ciclo consumen 3 equivalentes de ATP y un total de 4 fosfatos de nucleótido de alta energía 2 ATP para la producción del carbamoil-P y 1 ATP para la producción de arginosuccinato, pero esta molécula de ATP se escinde para formar PPi y AMP. La urea es el único compuesto nuevo generado por el ciclo; todos los otros intermediarios y reactantes son reciclados. La ecuación global es:

UBICACIÓN DEL PROCESO:

MITOCONDRIA

CITOSOL

RELACIÓN DEL ENTRE EL CICLO DE KREBS Y EL CICLO DE LA UREA.

Las reacciones del ciclo de la urea tienen lugar unas en la mitocondria y otras en el citosol.

La carbamoil-P sintetasa y la ornitina transcarbamilasa son mitocondriales, el resto son citosólicas.

La GLU deshidrogenasa y las enzimas del ciclo de Krebs también son mitocondriales.

Por lo tanto:La conexión entre ambos ciclos

reduce el coste energético de la síntesis de urea. El ciclo de la urea conlleva la conversión de ASP en fumarato y la posterior conversión de fumarato a oxalacetato producirá un NADH, que podrá generar 3 ATP en la respiración mitocondrial, lo que reduce el coste energético de la síntesis de urea.

Regulación del ciclo.Regulación a corto plazo: Ocurre

sobre la 1° enzima de la ruta: Carbamoil fosfato sintetasa I que esta relativamente inactiva en ausencia de su activador alostérico N-acetilglutamato. La concentración del estado estacionario de N-acetilglutamato esta determinado por la concentración de sus componentes acetil-CoA y glutamato y por la arginina, la cual es un efector alostérico positivo de N-acetilglutamato sintetasa.

Regulación a largo plazo:

Se efectúa sobre la expresión de las enzimas del ciclo. Se han observado cambios en las enzimas de hasta 20 veces mas, así, una dieta rica en proteínas estimula la síntesis de las enzimas del ciclo de la urea. De regreso a una dieta balanceada, los niveles de las enzimas decrecen.

DESORDENES DEL CICLO DE LA UREA.

Condición genética causada por deficiencia de enzimas del ciclo de la urea.

Enfermedades trágicas que se caracterizan por tener exceso de amonia en la sangre.

Pueden causar trastornos en el comportamiento, retraso mental, estado de coma y posible muerte.

.

Anomalías hereditarias de las enzimas del ciclo de la urea

Enzima deficitaria Enfermedad Forma de transmisión

Caracteris-ticas

Carbamoil fosfato sintetasa

Hiperamonemia Autosómica recesiva.

Hiperamonemia, aminoacidemia sin aciduria orótica.

Ornitina carbamoilTransferasa

Hiperamonemia Dominante ligada a X

Hiperamonemia, aminoacidemia con

aciduria orótica.

Arginosuccionato liasa

Aciduria arginosuccinica

Autosómica recesiva

Ligera acidemia arginosuccinica con

aciduria argininosuccinica

Arginasa Argininemia Autosómica recesiva

Argininemia (dep. de la ingesta) y argininuria.

Argininosuccinato Citrulinemia Autosómica recesiva

Citrulinemia e hiperamonemiacon

aciduria orótica sintetasa

N- acetilglutamatosintetasa

Deficiencia de N- acetilglutamato sintetasa

Autosomica recesiva

Hiperanonemia, hiperanonemia moderada, acidosis, hipoglucemia, hiperornitina

NEUROTOXICIDAD DEL AMONIACO

o Se observa daño cerebral en casos de falla en la producción de urea por via del ciclo de la urea o por falla en la eliminación de urea a través de los riñones.

El resultado, es una acumulación de niveles circulantes del ión de NH3.

el amoníaco atraviesa la barrera sanguínea cerebral y es convertido a glutamato por vía de la Glu-dhasa, agotando al cerebro de α-KG. la α-KG se agota, el OAA cae , y la actividad del ciclo del TCA se detiene.

Las inconvenientes consecuencias adicionales son el resultado de elevaciones en la concentración nerviosa de glutamina.

El volumen de las células Gliales (astrocitos) es controlado por el metabolismo de metabolitos con capacidad osmótica intracelular.

La Gln es el metabolito orgánico con capacidad osmótica.

Cuando los niveles de Gln aumentan en el cerebro, el volumen de líquido dentro de las células gliales aumenta dando edema cerebral que se observa en infantes con hiperamonemia.

En ausencia de fosforilacion oxidativa y de actividad del ciclo del TCA, los daños celulares y la muerte de las células nerviosas sobrevienen.

el incremento de Glu conduce a la formación de Gln. Esto agota las reservas de Glu que se necesitan en el tejido nervioso.

puesto que el Glu es un neurotransmisor y un precursor para la síntesis de γ-aminobutirato(GABA), otro neurotransmisor. Por lo tanto, las reducciones en el Glu cerebral afectan la producción energética así como la neurotransmisión.